Nghiên cứu trạng thái ứng suất và biến dạng thành nòng pháo SU 122mm khi bắn bằng phần mềm ANSYS

Bài viết trình bày kết quả tính toán trường nhiệt độ, ứng suất và biến dạng của nòng pháo SU 122 mm khi bắn một phát và bắn nhiều phát liên tiếp bằng phần mềm ANSYS Workbench trên cơ sở sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu trạng thái ứng suất và biến dạng thành nòng pháo SU 122mm khi bắn bằng phần mềm ANSYS HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Nghiên cứu trạng thái ứng suất và biến dạng thành nòng pháo SU 122mm khi bắn bằng phần mềm ANSYS Researching the stress and strain state of SU 122mm cannon when firing using ANSYS software Lê Công Ích*, Vũ Công Hàm, Trần Quang Dũng Học viện Kỹ thuật Quân sự *Email: ichlecong@gmail.com Mobile: 0983.134.436 Tóm tắt Từ khóa: Bài báo trình bày kết quả tính toán trường nhiệt độ, ứng suất và biến dạng của nòng pháo SU 122 mm khi bắn một phát và bắn nhiều phát Áp suất khí thuốc; Biến dạng; Nhiệt liên tiếp bằng phần mềm ANSYS Workbench trên cơ sở sử dụng độ; SU 122 mm; Ứng suất. phương pháp phần tử hữu hạn. Các kết quả tính toán ứng suất và biến dạng của nòng pháo có kể đến đồng thời ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ khí thuốc. Các kết quả này được sử dụng để đánh giá độ bền và tuổi thọ của nòng pháo, đồng thời thể hiện ứng xử của nòng pháo SU 122 mm khi bắn. Abstract Keywords: This paper presents calculation results of the temperature, stress and strain of the SU 122mm cannon when firing a single shot and multiple Pressure of gas; Strain; shots by using ANSYS Workbench software based on finite element Temperature; SU 122 mm; Stress. method. The calculated stress and strain results simultaneously affected pressure and temperature of gas. The results are used to estimate strengths and life expectancy of the cannon barrel, as well as to show behavior of the SU 122mm ‘s barrel when firing. Ngày nhận bài: 03/07/2018 Ngày nhận bài sửa: 03/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 15/9/2018 1. GIỚI THIỆU Nòng pháo là một trong những bộ phận quan trọng nhất của vũ khí, nó có ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác bắn. Những vấn đề liên quan đến động lực học nòng súng pháo đã được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu. Chẳng hạn như bài toán dao động của nòng khi bắn [1], tuổi thọ nòng [2], [3]… Tuy nhiên, các nghiên cứu trong nước thường tập trung vào các loại vũ khí có cỡ nòng nhỏ. Đối với các pháo cỡ nòng lớn hơn 100 mm như SU 122 mm, SU 152 mm… chưa được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu. Trên thế giới, các vấn đề nghiên cứu về vũ khí nói chung và nòng súng pháo nói riêng thường ít được công bố rộng rãi vì nhiều lý do khác nhau. Một số ít nghiên cứu có thể tiếp cận được như [8], [9]… Trong [8], các tác giả đã đưa ra lời giải HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 giải tích đơn giản của bài toán ứng suất và biến dạng của nòng súng, sử dụng phương pháp năng lượng và tiêu chuẩn Von Mises với các biến cơ bản là các thành phần ứng suất và các phương trình thuật phóng trong đã biết. Kết quả giải bằng giải tích được so sánh với phương pháp số để kiểm tra độ tin cậy. Trong [9], các tác đã nghiên cứu ổn định nhiệt của nòng súng khi giải quyết vấn đề tác dụng của khí thuốc lên thành nòng tại mặt cắt pmax bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Điều kiện làm việc của nòng súng pháo nói chung rất khắc nghiệt, đó là vừa chịu áp suất cao của khí thuốc, vừa chịu nhiệt độ. Vì vậy, trong nghiên cứu này các tác giả trình bày kết quả tính toán trạng thái ứng suất và biến dạng của nòng pháo SU 122 mm khi bắn một phát và bắt nhiều phát liên tiếp bằng phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm ANSYS Workbench. 2. MÔ HÌNH TÍNH TOÁN NÒNG PHÁO SU 122 MM 2.1. Mô hình nòng pháo Các giả thiết sau được sử dụng để xây dựng mô hình tính toán [6, 7]: - Nòng pháo là một ống hình trụ dày, thành trụ trơn, không tính đến dòng nhiệt chảy bao. - Sự nung nóng nòng chỉ do khí thuốc và ma sát của đai dẫn với bề mặt rãnh nòng khi bắn. - Trong khoảng thời gian sau phát bắn, coi hệ số tỏa nhiệt vào thành trong nòng bằng không. - Không tồn tại các dòng hoặc nguồn nhiệt bên trong vật liệu thành nòng. - Bỏ qua biến dạng nhiệt và sự thay đổi chiều dày thành nòng do mài mòn khi bắn. Với các giả thiết đã nêu trên, mô hình nòng pháo SU 122mm được xây dựng là mô hình 2D một phần tư của một mặt cắt nòng bất kỳ. Mô hình tải trọng tác dụng lên nòng pháo và mô hình phẳng 2D một phần tư của nòng được thể hiện trên các hình 1 và hình 2. Khóa nòng Buồng đốt Đầu đạn Nòng vd pt , Tt d bd2 d d bd1 Hình 1. Mô hình tải trọng tác dụng lên nòng pháo SU 122mm Hình 2. Mô hình phẳng 2D mặt cắt nòng và mô hình PTHH của một phần tư mặt cắt nòng Khi thuốc phóng cháy, toàn bộ phần lòng nòng sau đáy đạn chịu tác dụng của áp lực khí thuốc pt và nhiệt độ khí thuốc Tt. Các giá trị của pt và Tt thay đổi theo quá trình chuyển động của đạn trong lòng nòng và nhận được khi giải bài toán thuật phóng trong. HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ...